一種強化液膜蒸發換熱的仿生表面結構的製作方法

2023-10-05 01:33:29 4

專利名稱：一種強化液膜蒸發換熱的仿生表面結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種表面結構，特別涉及一種強化液膜蒸發換熱的仿生表面結構。
背景技術：
液膜蒸發換熱是近些年發展起來的一種高效換熱技術，具有小流量、小溫差、傳熱傳質係數高、結構簡單且動力消耗小等獨特優點，在傳統工業領域及高新技術領域中的高熱流密度下換熱強化方面受到了突出關注。研究表明，影響液膜蒸發熱質交換的主要原因是液膜的流動形態和液膜的厚度，如何維持液膜流動穩定，使之均勻的潤溼傳熱表面，防止因液薄破裂使傳熱表面出現幹斑或幹區，首先考慮的因素是換熱壁面狀況和結構。設計適合液膜蒸發換熱的微結構表面，以控制液膜流動形態和液膜厚度，進而提高液膜蒸發換熱 性能，對節能環保、保證設備性能和工作壽命有著至關重要的作用。目前用於強化液膜蒸發換熱的熱功能表面翅片結構及尺寸的選擇尚沒有完善、成型的理論指導，設計上存在一定的盲目性。如果壁面形態或其尺寸參數選擇不當，可能引起液膜局部暫時或永久破裂，惡化傳熱傳質效果。改變過去根據經驗確定表面結構及尺寸參數的狀況，按功能要求設計表面功能結構，然後根據結構形狀進行製造，是該領域發展的方向。尋求適合液膜蒸發換熱強化的微結構表面，是強化傳熱研究者急需解決的關鍵問題。

發明內容
本發明的目的是提供一種強化液膜蒸發換熱的仿生表面結構，本發明基於犬舌優
良的換熱特性及犬舌表面微結構形態，設計了一種具備優良蒸發換熱性能的仿生強化換熱
表面，可以提高設備熱效率、減少換熱面積、節省設備投資，具有很大的經濟效益和社會效.、/■
Mo本發明的技術方案本發明是在傳熱管或傳熱板的基體表面上分布有三維仿生鋸齒形單元體，所述每個三維仿生鋸齒形單元體的結構尺寸為微米級或毫米級；所述的三維仿生鋸齒形單元體呈傾斜狀態排列，其傾斜方向與液膜的流動方向一致，且傾斜的三維仿生鋸齒形單元體相互搭接。所述三維仿生鋸齒形單元體的尖部具有三個微小尺度的微鋸齒形結構，三個微小尺度的微鋸齒形結構以兩端低中間高的方式排列且兩端高度相同。所述三維仿生鋸齒形單元體的排布方式為菱形排列或矩形排列。本發明的有益效果是1、基體表面上的三維仿生鋸齒形單元體相互搭接，能夠使液膜鋪展均勻，防止表面上出現幹斑或幹點；2、該微鋸齒形結構表面可以控制液膜的流動方向，減小液膜厚度，有效降低傳熱熱阻，提高液膜蒸發傳熱效率。


圖1為本發明的結構示意圖。
圖2為本發明的單個三維仿生鋸齒形單元體主視圖。
圖3為圖2的左視圖。
圖4為圖2的俯視圖。
圖5為本發明的三維仿生鋸齒形單元體矩形方式排列的主視示意圖。
圖6為圖5的左視圖。
圖7為圖5的俯視圖。
圖8為本發明的三維仿生鋸齒形單元體菱形方式排列的主視示意圖。
圖9為圖8的左視圖。
圖10為圖8的俯視圖。
其中I一傳熱管或傳熱板的基體表面；2—三維仿生鋸齒形單元體；T一鋸齒單元體厚度;W一鋸齒單兀體寬度；H—鋸齒單兀體聞度；Wa—相對聞的微鋸齒的寬度；Wb—相對
低的微鋸齒的寬度；Ha—相對高的微鋸齒的高度；Hb—相對低的微鋸齒的高度；H。一相對低的微鋸齒與相對高的微鋸齒的連接點到鋸齒底部的距離；A—前後方向三維仿生鋸齒單元體的距離；B—左右方向三維仿生鋸齒單元體的距離；P—在菱形排列中，前後方向三維仿生鋸齒形單元體的左右方向錯開的距離。
具體實施例方式請參閱圖1、圖2、圖3和圖4所示，本實施例是在傳熱管或傳熱板的基體表面2上分布有三維仿生鋸齒形單元體1，三維仿生鋸齒形單元體I的傾斜角度a為50 70°，傾斜的鋸齒相互搭接，排布緊密，三維仿生鋸齒形單元體I的側邊與水平方向的夾角β為70 90° ;所述三維仿生鋸齒形單元體I的寬度W為O. 2 1mm，三維仿生鋸齒形單元體I厚度T為O. 2 1mm，三維仿生鋸齒形單元體I高度H為O. 3 1. 2mm ;所述的三維仿生鋸齒形單元體I呈傾斜狀態，其傾斜方向與液膜的流動方向一致。所述三維仿生鋸齒形單元體I的尖部具有三個微小尺度的微鋸齒形結構11，三個微小尺度的微鋸齒形結構11以兩端低中間高的方式排列，且兩端高度相同，相對低的微鋸齒的寬度Wb為O. 2 O. 5mm,相對高的微鋸齒的寬度Wa為O.1 O. 4mm,相對低的微鋸齒的高度Hb為O. 2 O. 8mm,相對高的微鋸齒的高度Ha為O. 3 1. 2mm,相對低的微鋸齒與相對高的微鋸齒的連接點到鋸齒底部的距離H。為O. 3 O. 8mm。三維仿生鋸齒形單元體I的排列方式有二種，分別是菱形排列和矩形排列，請參閱圖5、圖6和圖7所示，為矩形方式排列，前後方向三維仿生鋸齒形單元體I之間的距離A為O. 2 1mm，左右方向三維仿生鋸齒形單元體I之間的距離B為O. 2 Imm ;請參閱圖8、圖9和圖10所示，在菱形方式排列中，前後方向和左右方向三維仿生鋸齒形單元體I之間的距離與矩形排列相同A為O. 2 1mm，前後方向三維仿生鋸齒形單元體I的左右方向錯開的距離P為O. 3 O. 8臟。
權利要求
1.一種強化液膜蒸發換熱的仿生表面結構，其特徵在於是在傳熱管或傳熱板的基體表面(2 )上分布有三維仿生鋸齒形單元體(I)，所述的三維仿生鋸齒形單元體(I)呈傾斜狀態排列，其傾斜方向與液膜的流動方向一致，傾斜的三維仿生鋸齒形單元體(I)相互搭接。
2.根據權利要求1所述的一種強化液膜蒸發換熱的仿生表面結構，其特徵在於所述三維仿生鋸齒形單元體(I)的排布方式為菱形排列或矩形排列。
3.根據權利要求1或2所述的一種強化液膜蒸發換熱的仿生表面結構，其特徵在於所述三維仿生鋸齒形單元體(I)的尖部具有三個微小尺度的微鋸齒形結構(11)，三個微小尺度的微鋸齒形結構(11)以兩端低中間高的方式排列且兩端高度相同。
4.根據權利要求1或2所述的一種強化液膜蒸發換熱的仿生表面結構，其特徵在於所述三維仿生鋸齒形單元體(I)的傾斜角度α為50 70°，三維仿生鋸齒形單元體(I)的側邊與水平方向的夾角β為70 90° ;所述三維仿生鋸齒形單元體(I)的寬度W為O. 2 Imm,所述三維仿生鋸齒形單元體(I)厚度T為O. 2 1mm，所述三維仿生鋸齒形單元體(I)高度H為O. 3 1. 2mm。
5.根據權利要求3所述的一種強化液膜蒸發換熱的仿生表面結構，其特徵在於所述三個微小尺度的微鋸齒形結構(11)的相對低的微鋸齒的寬度Wb為O. 2 O. 5mm，相對高的微鋸齒的寬度Wa為O.1 O. 4mm,相對低的微鋸齒的高度Hb為O. 2 O. 8mm,相對高的微鋸齒的高度Ha為O. 3 1. 2_，相對低的微鋸齒與相對高的微鋸齒的連接點到鋸齒底部的距離 Hc 為 O. 3 O. 8mm。
6.根據權利要求2所述的一種強化液膜蒸發換熱的仿生表面結構，其特徵在於所述的三維仿生鋸齒形單元體(I)為矩形方式排列時，前後方向三維仿生鋸齒形單元體(I)之間的距離A為O. 2 1mm，左右方向三維仿生鋸齒形單元體(I)之間的距離B為O. 2 1mm。
7.根據權利要求2所述的一種強化液膜蒸發換熱的仿生表面結構，其特徵在於所述的三維仿生鋸齒形單元體(I)為菱形方式排列時，前後方向和左右方向三維仿生鋸齒形單元體(I)之間的距離與矩形排列相同A為O. 2 1mm，前後方向三維仿生鋸齒形單元體(I)的左右方向錯開的距離P為O. 3 O. 8mm。
全文摘要
本發明公開了一種強化液膜蒸發換熱的仿生表面結構，其是在傳熱管或傳熱板的基體表面上分布有三維仿生鋸齒形單元體，所述每個三維仿生鋸齒形單元體的結構尺寸為微米級或毫米級；所述的三維仿生鋸齒形單元體呈傾斜狀態排列，其傾斜方向與液膜的流動方向一致，且傾斜的三維仿生鋸齒形單元體相互搭接；所述三維仿生鋸齒形單元體的尖部具有三個微小尺度的微鋸齒形結構，三個微小尺度的微鋸齒形結構以兩端低中間高的方式排列且兩端高度相同；所述三維仿生鋸齒形單元體的排布方式為菱形排列或矩形排列；本發明的三維仿生鋸齒形單元體相互搭接，能夠使液膜鋪展均勻，防止表面上出現幹斑或幹點；該微鋸齒形結構表面可以控制液膜的流動方向，減小液膜厚度，有效降低傳熱熱阻，提高液膜蒸發傳熱效率。
文檔編號F28F13/00GK103017593SQ20121054091
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月13日 優先權日2012年12月13日
發明者張成春, 康芷銘, 王晶, 韓志武, 任露泉 申請人:吉林大學